Zviditelňování teplotních polí na povrchu těles lze provádět jak pomocí dotykových, tak pomocí bezdotykových vizualizačních metod. Mezi dotykové metody patří především vizualizace teplotních polí na bázi tekutých krystalů, různých tužek, nálepek, tablet a nátěrů, které při styku s teplým povrchem mění svou barvu. Mezi bezdotykové metody pro vizualizaci teplotních polí patří pak různé termovizní systémy založené na registraci tepelného záření povrchů, o kterých se pojednává v následujícím textu.
Termovize umožňuje na podobných principech jako radiační teploměry (viz Stefanův – Boltzmannův zákon v kap. 2.4 a podrobnější podklady v souboru dokument 1) měřit bezdotykově teploty povrchů těles. Navíc však dokáže zviditelnit a zobrazit na monitoru přístroje či počítače teplotní pole celého sledovaného objektu, což umožní lépe sledovat souvislosti pozorovaných jevů, případně zkoumat dynamický vývoj teplotního pole na celém objektu. Termovize patří mezi nákladná, ale velmi užitečná zařízení pro měření v technice prostředí, v energetice, v medicíně, při dálkovém výzkumu Země, při výzkumu vesmíru a v mnoha dalších oborech. Umožní např. rychlou kontrolu tepelných ztrát a kvality izolace budov, identifikaci úniků tepla z tepelných rozvodů, monitorování činnosti různých zařízení, výzkum v oblasti přenosu tepla, odhalování nádorů, noční vidění apod.
Obr. 7-1 Schéma termovizní kamery (1 rozmítací zrcadlo, 2 motorky, 3 fotoelektrické vysílače, 4 křemenný osmiboký hranol, 5 duté zrcadlo, 6 clona, 7, 8, 9 optická soustava, 10 kvantový detektor, 11 termoska na kapalný dusík, 12 předzesilovač)
Termovize je určena pro měření v rozsahu teplot -40 až +2000 °C s rozlišením až 0,1 °C. Teplotní pole je snímáno kamerou vybavenou detektorem záření a pak je zobrazeno černobíle nebo barevně na monitoru. Schéma termovizní kamery s opticko mechanickým rozkladem obrazu je uvedeno na obr. 7-1.
Detektory termovizních kamer mohou být kvantové (např. z InSb), které bývají přesné a vyžadují chlazení, nejčastěji tekutým dusíkem. Také se používají detektory pyroelektrické, které jsou méně přesné, pracují při běžné teplotě a mohou se vyrábět i s velkou snímací plochou pro přímozobrazující systémy. V současné době se používají též maticové snímací prvky CCD, které nevyžadují rozklad obrazu. Monitory termovizních systémů zobrazí teplotní pole buď v šedé škále, nebo barevně, kdy jednotlivým rozmezím teplot jsou přiřazovány různé barvy. Po stranách obrazu jsou pak stupnice umožňující identifikaci konkrétních teplot v obraze. Při určování teplot je nutné znát a respektovat emisivitu objektu v daném místě, podobně jako u pyrometrů. U černobílých termovizních systémů je režim barevného zobrazení teplotního pole nahrazen možností zobrazení jedné nebo dvou vybraných izoterem. Dodavatelé termovizních systémů jsou např. firmy InfraTec [7-5], Jenoptik [7-6], Mikron Instrument Company [7-12], nbn Elektronik [7-14], Raytheon Company [7-17] a další.
Jelikož termovize registruje především tepelné záření, z něhož lze dodatečně usuzovat na rozložení povrchových teplot, je v technice prostředí velmi vhodná např. pro určování tepelných ztrát budov, jelikož poskytne přímo obraz rozložení tepelných toků zářením. Příklad termogramu panelové budovy je uveden na obr. 7-2.
Obr. 7-2 Termogram fasády panelové budovy [7-6]
Podrobnější podklady
Podrobnější podklady k teoretickým základům termovizních měření jsou uvedeny v souboru dokument 1. Instrukce pro práci s termovizní kamerou VarioCAM (obr. 7-3), která je používána na Odboru termomechaniky a techniky prostředí, Energetického ústavu, Fakulty strojního inženýrství, VUT v Brně [6-12], jsou uvedeny v souboru dokument 2. Videosekvence z různých termovizních měření najdeme v příloze P24. V oblasti techniky prostředí mají bohaté zkušenosti s termovizními měřeními také na Energetickém institutu v Budapešti [6-6].
Obr. 7-3 Termovizní kamera VarioCAM firem InfraTec [7-5] a Jenoptik [7-6], dodávaná firmou nbn Elektronik [7-14]
Další příklady
Obraz 1: Termogram fasády rodinného domku s vyhodnocením teplotního profilu [7-6].
Obraz 2: Termogram krovu rodinného domku [7-6].
Obraz 3: Termogram spalovacího motoru [7-6].
Obraz 4: Termogram elektrického transformátoru [7-6].
Obraz 5: Noční vidění.
Obraz 6: Termogram počítačové karty.
Obraz 7: Termogram teplotního pole elektromotoru.
Obraz 8: Termovizní kamera Varioscan firmy Jenoptik [7-6].